好文荐读｜刘加柱等：语言与音乐关系认知神经研究述评

好文荐读（第七十一期）语言与音乐关系认知神经研究述评。

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语言与音乐关系认知神经研究述评

刘加柱1 ，王诗雨2 ，余光武3  

1. 徐州高等师范学校学前教育系

2. 中国药科大学国际教育学院

3. 江苏师范大学语言科学与艺术学院

文章简介

文章来源：刘加柱,王诗雨,余光武.语言与音乐关系认知神经研究述评[J].解放军外国语学院学报,2022,45(06):58-65.

摘要：语言和音乐具有很多相似之处，很多学者相信二者有同源关系。大量认知神经心理学研究成果表明，语言和音乐的认知神经加工过程相互独立，但互有交叉；大量神经影像学研究成果则表明，语言和音乐关系紧密，加工脑区多有重叠。受语言和音乐认知神经关系研究成果启发，有不少临床医生将音乐疗法加入到失语症患者的康复治疗中，取得显著成效。但语言和音乐在句法加工和语义整合等更深层次的研究有待加强，音乐疗法用于失语症的原理和机制等根本性的问题尚需进一步研究。 

关键词：语言;音乐;认知神经;音乐疗法;失语症;失乐症;神经影像学;共享句法整合资源假说

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0.引言

    语言和音乐都是人类独有的能力，二者存在颇多相似之处，如都是通过声音来传情达意；组成单位都是离散的(语言是音素或音节，音乐是音符);单位组合都是有限规则的无限运用，具有递归性(语言是不同的句子或语篇，音乐是不同的旋律或乐曲)。Trehub & Hannon(2006)表明，人类在婴幼儿时期就具有音乐识别和言语交流的能力，这种能力是其他非灵长类动物通过训练很难达到的。因而，语言和音乐的关系引起很多学者的兴趣，为此开展了多角度的研究。

对于语言学来说，语言和音乐关系的研究使学者可以站在语言外部，从音乐看语言，成为语言认知研究新思路(孙晓霞，等 2014)。另外，弄清楚语言和音乐的关系，也对语言学习和音乐学习有帮助(二者相互促进还是相互影响?),对脑疾病患者，特别是临床有失语和失乐表现的患者的行为治疗也会有所启发。最重要的是，此方面的研究可以帮助我们进一步认识人脑，深化我们对人脑结构与功能复杂关系的认识。

由于技术和环境的制约，早期关于语言和音乐关系的研究大多处于推测性的思考阶段，实证研究不足。随着1860年人脑中负责语言加工的“布洛卡(Broca)区”的发现，语言的认知神经机制引起了学者们的关注，开始了人类语言神经机制实验研究新范式(Gazzaniga et al. 2002)。语言的神经机制研究也推动语言和音乐的比较研究由理论走向实证，以实验方法探讨语言和音乐在认知神经方面的关联性。目前有关语言和音乐的认知神经研究主要有两个角度，即认知神经心理学角度和神经影像学角度。前者的研究对象主要是脑损伤患者，采用的研究方法主要有神经心理测查、行为实验等；后者的研究对象主要是正常人，通过最新神经影像技术，观测人脑在特定实验刺激下的实时反应，获得实验数据。

1.语言与音乐关系的认知神经心理学研究

语言与音乐是否共享相同的加工系统一直是有争议的话题(Patel 2008)。对于研究者来说，如果能自然观察到语言和音乐独立加工的现象，结论最为可靠。因而，随着失语症与失乐症双分离现象被发现，语言与音乐在大脑中存在独立加工机制的观点逐渐得到学界的认可(Peretz & Coltheart 2003;Fiveash & Pammer 2012;Fedorenko et al. 2009)。目前学者们多采用认知神经心理学研究方法，通过脑损伤患者个案研究来探讨失语症与失乐症的问题，研究结果可以成为推断正常人认知机制与大脑功能定位的依据。

1.1 失语症

失语症(aphasia)是一种由神经损伤引起的语言障碍。其主要分类有运动型失语症和感觉型失语症两种。运动型失语症，也被称为布洛卡区失语症(得名源于该语言功能区是法国医生布洛卡于1816年发现并确定的),患者大脑左半球额下回后部受损，使得患者虽可以正常理解他人的语句，但自我言语输出存在困难，从而无法用正常的语法、语音表达自己想要传达的语义。因为一些重症患者只能说出几个词，所以运动型失语症患者的语言又被称为电报型语言(telegraphic words)。感觉型失语症，又名韦尼克(Wernicke)区失语症(得名源于该语言功能区是德国医生韦尼克于1874年发现并确定的),患者大脑左半球颞上回处受损，使得患者虽自身输出的语句语法、语音正常，但很难正确识别其他说话人语句的语音、语义。

语言的物质外壳是语音。所以，尽管两类失语症患者症状不同，但他们在加工语音方面都存在困难。语音的感知和音乐不可避免地产生关联，正因为此，学者们往往从语音感知的角度来讨论失语症与失乐症的关系。但失语症患者之所以失语，最重要的还是语法或语义加工的问题，这也是所有的失语症患者都存在语法障碍的原因(杨亦鸣、周统权 2005)。1.2 失乐症Gazzaniga et al. (2002)指出，失乐症(amusia)是指由于先天或后天的大脑神经损伤，患者不能正常理解和表现音乐的病症。与失语症相似，失乐症也分为感受型失乐症与运动型失乐症。无法感知和理解音乐是感受型失语症的主要症状，其中音高感知障碍是最明显的特征。根据Hyde & Peretz(2004)的报道，有研究结果显示，失乐症患者无法察觉音高的变化。另外，据侯建成、刘昌(2008)介绍，已有脑成像研究表明，感受型失乐症患者受损脑区为前额叶(主要负责音高加工区)、右侧颞-顶区(旋律感知区)和/或左侧颞-顶区(节奏加工区)。运动型失乐症的主要表现是音乐表达能力的丧失，比如无法唱歌、演奏乐器等(Gazzaniga et al. 2002)。根据Hodges(2006)的介绍，有研究曾发现一名指挥家因左颞叶等脑区受损而无法进行作曲创造，也有研究发现有音乐家因右侧额叶受损，再不能演奏乐器。Brancucci & Martini(1999)则表明，人脑右侧额上回、脑岛后部等区域受损会造成歌唱能力的丧失。
相比失语症的语音感知，失乐症的音乐感知障碍情况更为复杂。因为人脑在加工音乐时需要对音乐各方面特征(如音高、音强、音长、音色)精确感知，这些方面的任何一点出现问题，都会表现为失乐症。在我们看来，音乐感知障碍也可能缘于患者音乐组构规则加工能力的损伤。而此方面的损伤，类比失语症患者的语法加工障碍，极有可能是失语症和失乐症交叉的地方。1.3 从失语症和失乐症来看语言和音乐认知神经的分离与交叉

从左右脑分工来说，一般认为左脑负责语言和抽象思维加工，右脑负责感知觉和形象思维。如果我们把音乐看作是抽象的表达，则其属左脑功能；如果把音乐看作形象表达，则其属右脑功能。但实际情况是，语言和音乐都不单纯地只关涉左脑或右脑。

研究者们发现，失语症和失乐症存在双分离的现象。比如关于失语不失乐的著名案例是苏联神经心理学教授Luria等的研究。Luria et al. (1965)将目标对准了苏联著名作曲家Shebalin(1902—1963)。Shebalin左脑遭受了两次中风，颞叶和顶叶动脉血管区受损，导致语言理解和产出困难，是失语症的典型表现。但是其音乐能力并未受损，不仅如此他还在患失语症后创作出了大量优秀的乐曲。与此相反的是Peretz(1993)针对其同事GL的个案研究。GL是一名脑中风患者，其听觉联合区周围的缘上颞回受损。他的语言理解和语言产出都完全正常，但是其不能感知音乐的调性，因此GL是典型的失乐而不失语。这两个案例都是以脑损伤患者作为研究对象，研究结论是失语者未必失乐，失乐者未必失语，比较充分地说明了语言和音乐的加工脑区相互独立。
国内学者李恩中等(1999)考察了正常人对新闻与音乐片段的刺激的神经机制。他的研究结果显示，在新闻片段的刺激下，大脑左半球的多个区域被激活，同时右半球也有几个区域被激活。在对音乐片段做出反应时，大脑右半球的多个区域和左半球的少数几个区域被激活。这个结果表明，大脑左半球主导语言处理，而右半球主导音乐处理，这也进一步印证了语言与音乐的加工脑区相对独立，即其在认知神经机制上具有分离性。
但也有学者研究发现，语言和音乐认知神经机制存在交叉。如Brancucci & Martini(1999)发现有患者既不能够对物体予以命名，也无法识别音符和节奏。Peretz & Hyde(2003)指出，右侧颞叶受损的患者，对语言声调和音乐旋律的感知都存在问题，两者并无差异。宋蓓等(2018)指出，失乐症患者的语调加工也存在一定问题。所以，就现有失语者和失乐症研究结果来看，我们认为，语言和音乐既有各自独立的认知神经机制，也在一定程度上有交叉，即可能存在一定的共享脑区。

2. 音乐与语言关系的神经影像学研究

神经影像学研究是指运用事件相关电位(event-related potential, ERP)、脑磁图(magneto encephalo graphy, MEG)、功能性磁共振成像技术(functional magnetic resonance imaging, fMPI)等神经影像学技术，对语言和音乐的加工机制进行比较研究。这类研究多以正常人为研究对象。

2.1 神经电生理研究

Patel et al. (1998)使用神经电生理学方法，将语言和音乐的句法加工与西方调性音乐作为刺激进行比较，发现和弦序列中的走调和弦会触发 ERP成分P600。P600是出现在关键词后500—600毫秒的晚期正成分，与句法违反有关，是语法加工的一个指标，但是Patel等认为P600并不是语言处理所独有的，音乐材料中的不和谐结构也可能诱发P600,表明语言和音乐的句法加工资源共享。Koelsch et al. (2005)、Steinbeis & Koelsch(2008)发现，人脑在对语言和音乐的句法同时进行加工时，其ERP指标显示，二者会争夺同一资源，存在明显的交叉。Knösche et al. (2005)也表明，乐句边界诱发的ERP成分与语言中语调短语边界的诱发成分相像， 说明乐句边界和短语边界加工过程相似。

2.2 脑功能定位研究

Maess & Koelsch(2001)采用MEG研究发现，当调外和弦作为终止和弦，这种句法违例情况会明显激活额下回后部的岛盖区(布洛卡区44),激活表现为偏右化，即此和弦激活了布洛卡区和右半球的对应脑区。Koelsch et al. (2002)和Tillmann et al. (2003)都使用了fMPI进行研究，结果发现，当调外和弦作为终止和弦时，调外和弦对布洛卡区、韦尼克区、颞上沟、哈氏回、脑岛皮质前上部、双侧额下回区域及额叶岛盖等脑区的激活程度显著高于主和弦。Oechslin et al. (2017)的神经影像学研究也证实，语言与音乐在句法加工的许多方面都有交叉。国内学者叶铮、周晓林(2006)也认为布洛卡区不仅处理语法规则，也处理音乐规则。随着音乐句法加工中这些脑区被激活的相关研究出现，越来越多学者开始质疑布洛卡区的语言特异性(Maess & Koelsch 2001; 杜醒，等 2009)。

Maess & Koelsch(2001)、Fiveash & Pammer(2012)等表明，布洛卡区与布罗德曼47区都可以处理语言与音乐的句法加工。同时，Patel et al. (1998)发现，语言与音乐在句法上发生意外情况时都会产生相同的大脑信号——P600阳性。李恩中等(1999)发现，大脑中的双侧额上下回、双侧颞上回、扣带回、颞中回和枕-颞联合区无论是在语言还是音乐的刺激下都会被激活，这就说明大脑对音乐与语言的加工存在重合。这些都为进一步考察语言和音乐的关系提供了生理神经层面的证据。这些研究从实验上证明音乐与语言的神经机制的确有关系，值得研究者进行更为深入的探索。

3.语言和音乐的“共享句法整合资源假说”

如何看待认知神经心理学和神经影像学两种角度看似不同的研究结果? Patel(2003)提出了“共享句法整合资源假说”(shared syntactic intergration resource hypothesis, SSIRH),指出语言和音乐在句法表征上是相互独立的，但是其加工资源和脑区是共享的。该假说对认知神经心理学和神经影像学研究的分歧给出理论上的解释，即认知神经心理学研究考察的是语言和音乐的句法表征层面，而神经影像学研究考察的是语言和音乐的加工脑区层面。

学术界对SSIRH的关注度较高，诸多学者对SSIRH的真实性进行过研究与讨论。Fedorenko et al. (2009)采用了实验的方法，通过调节语言与音乐的复杂性，例如在语言中提取主语或宾语的相对句，在音乐中设定调内临界音、调外临界音等，来证实语言与音乐在结构整合的某些方面存在共享。Fiveash et al. (2018)针对一些研究中指出的音乐句法与语言语义之间存在干扰的情况(Perruchet & Poulin-Charronnat 2013; Poulin-Charronnat et al. 2005; Yu et al. 2017),在4个听觉条件下分别检验干扰句法结构的因素，发现在不违反句法的情况下，可以建立干扰效应。李恒、曹宇(2020)研究了汉语母语者在不同音乐条件下的大脑关系从句加工情况。他们以非音乐专业的汉语者为研究对象，让被试仔细聆听材料内容并回答问题，发现在所有音乐条件下，被试对宾语关系句的加工准确性都明显大于对主语关系句的加工准确性；进音阶下，宾语从句与主语从句之间的加工难度差异明显低于跳进音阶下的加工难度差异。这进一步表明，当语言与音乐合拍时，被试处理从句的能力更强，而语言与音乐不一致时，会阻碍被试对从句的处理。这就进一步证实了音乐与语言在认知加工机制上存在重叠，语言与音乐可能共享同一认知系统，这些都为SSIRH提供了实证支持。

虽然学术界对SSIRH的相关研究较多，但有些问题也需要关注。如SSIRH的支持证据大多基于违规范式，句法违规或模糊性有没有参与协同整合过程，是否是观察音乐与语言之间干扰所必需的等问题还需要更多的证据来确定。因此，SSIRH需要更多实证研究来支撑。

4. 音乐用于失语症治疗的可行性探讨

正如侯建成、刘昌(2008)所指出的，总体来看，语言和音乐的音高与节奏、语言句法和音乐曲式等加工活动脑区多有重合，在一定程度上音乐加工会影响语言加工。这些研究为音乐疗法应用于失语症患者临床康复治疗提供了学理支撑。

4.1 音乐用于失语症治疗的疗法及效果

根据谭玉婷等(2016)的介绍，纯音乐治疗失语症患者的临床方法包括韵律语调治疗(melodic intonation therapy, MIT)和言语音乐疗法(speech-music therapy for aphasia, SMTA)等。MIT是一种阶梯式疗法，通过引导患者进行不同难度层次的音乐训练来提高其言语表达能力(蔡丽娇、陈锦秀 2012)。林正坤等(2015)发现，MIT促进了非流利性失语症患者的语言流畅性，并且在患者不同的康复阶段给患者配合不同的音乐所起到的效果也有显著的区别。孙丽君等(2017)也认为MIT对恢复失语症患者语音、复述和命名能力有显著作用。SMTA用于大脑左半球下颞叶缺氧所致的布洛卡区失语症治疗。Hurkmans et al. (2015)指出，许多临床应用证据都表明，SMTA对病人的语言流畅性有较好的改善。

也有人采用综合音乐治疗法帮助失语症患者康复。综合音乐治疗法一般包括音乐电针疗法、音乐疗法配合语言训练和音乐疗法配合暗示疗法3种。

王雪(2007)把布洛卡区失语症患者分为音乐电针组(A组)、脉冲电流组(B组)和语言训练组(C组)分别进行观察。A组采用音乐电针结合语言训练和针刺疗法，患者通过穴位透刺法，在听音乐的同时进行音乐电针治疗；B组采用脉冲电针配合语言训练和针刺结合疗法，采用疏密波型，电流的强度取决于患者的耐受性；C组只进行纯语言练习。A、B组的针刺治疗以及口语练习时间为30分钟，C组口语练习时间为30分钟。研究表明，A组的治疗效果最好，C组的治疗效果最差。

费英俊等(2012)把失语症患者分为实验组与对照组分别进行治疗。实验组运用音乐疗法配合语言训练的综合治疗，对照组只运用单纯语言训练。实验结果表明，实验组的治疗效果优于对照组。章丽雅(2013)也利用音乐治疗配合语言训练的综合治疗方式，对患者进行了主动式或被动式的音乐疗法，并以1个月和3个月为节点，评估患者的失语商(aphasia quotient),结果发现音乐疗法配合语言训练这种综合治疗方式的效果很好。Raglio et al. (2016)对慢性失语症患者进行了即兴音乐治疗的小组实验研究。实验结果表明，即兴音乐疗法对提高失语症患者的口语功能有明显疗效，音乐疗法可以减轻慢性失语症症状。

冯木兰等(2014)发现采取徵调音乐联合暗示法对神经系统修复与语言康复有很好的促进作用。利用徵调音乐联合暗示法可以加快患者大脑左侧动脉的平均血流速度，以此来达到改善患者的血流速度和神经功能缺损情况。蔡丽娇(2012)、张虎等(2017)也证实徵调音乐对失语症的治疗有着显著的疗效。在徵调音乐的刺激下，脑皮层神经会变得兴奋，以此会提高神经系统的修复能力，从而有利于患者语言能力的恢复。

4.2 音乐用于失语症治疗的尚存问题

虽然目前大多数临床医师对音乐疗法在失语症康复中的作用持肯定态度，也证实音乐疗法在脑卒的治疗中有明显的效果，但正如孔翎宇等(2019)所指出的，在实际治疗中脑卒的形成原因并非孤立存在的，常常带有其他并发症，因此音乐疗法在失语症的作用也受到了制约，很难达到预期的效果。Elsner et al. (2020)也指出，在音乐疗法中存在许多影响治疗效果的因素，如患者、训练方式、训练精度等等。Magee et al. (2017)更为犀利地指出，目前学术界的研究成果还无法为音乐疗法对失语症的治疗效果提供足够有力的实证支持。

此外，学界目前大多数学者的研究重点都是关注音乐疗法在改善失语症中的疗效，有关音乐疗法的不良反应还未有相关论述，关于音乐疗法的治疗机制与研究设计尚有较大的探索空间。Kamioka et al. (2014)指出，在未来的音乐疗法研究中，应把重点放在音乐疗法的治疗机制、远期效应、音乐干预共识等方面，研究者需要通过大量的实证研究，为音乐治疗失语症在临床应用中的效果提供更有力的理论支持。

5.结语

语言和音乐的关系，因为涉及到人脑高级认知功能及其与脑区的对应问题，已经引起学者们诸多探讨，也产出很多有价值的成果。但我们也看到，已有研究还是较多关注语音与音乐的感知差异、语言句法和音乐句法违反的关系，很少有研究涉及到语言的语法加工、语义整合与音乐的结构建构、主题表达等方面的关系。而语言和音乐相关之处，一是都是以音传义(手语的“语音”情况复杂，这里暂不讨论),二是在结构规则上都具有递归性。相对来说，第二点应是二者关系特别是脑机制研究的重点，因为结构及其规则对语言和音乐来说都很重要。所以接下来，我们既期待从句法加工理论上对语言与音乐的关系做进一步的深入研究，更希望能从脑机制方面探讨语言和音乐在构造规则及与构造规则直接相关的语义整合上的关系。同时，语言诊疗和音乐疗法目前已被多数学者所认同。阐明语言和音乐的关系及各自的神经机制，可以不断优化已有诊疗方案，为研发新的语言疗法和音乐疗法指明方向。对二者关系的深入认识，也为失语症的音乐疗法、失乐症的语言治疗提供了依据，并可以为综合运用二者来治疗人类认知障碍指明方向。

作者简介

刘加柱

个人简介：刘加柱(1972-)，男，江苏连云港人，副教授，学士，研究方向为音乐学和音乐教育，E-mail:[e-mail];

王诗雨

个人简介：王诗雨(1995-)，女，江苏徐州人，讲师，硕士，研究方向为语言习得和汉语国际教育，E-mail:[e-mail];

余光武

个人简介：余光武(1974-)，男，安徽寿县人，教授，博士，硕士生导师，研究方向为理论语言学和语用学，E-mail:[e-mail]。

本文来源：《解放军外国语学院学报》

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今日小编：Kī 

审     核：心得小蔓

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